GPS技術在水文水資源監(jiān)測方面的應用

廖瑋燦

（河南省信陽水文水資源勘測局，河南 信陽 464000）

GPS技術是我國當前最先進的技術，它是一種精確度高、效率高的快速測量技術，而且能把動態(tài)轉變?yōu)殪o態(tài)定位測量，達到毫米精度。RTK技術是實時動態(tài)定位，測量的精度一般達到厘米，它與先進的導航測量系統(tǒng)軟件和測深系統(tǒng)相配合，實時監(jiān)測，現(xiàn)場成圖，大大縮短了水下地形的成圖周期，同時也提高了水文水資源的質(zhì)量。

1 目前網(wǎng)絡RTK系統(tǒng)具備的主要功能

1.1 采用vrs系統(tǒng)技術來實時定位，然后為實時定位提供差分數(shù)據(jù)。

1.2 實時數(shù)據(jù)訪問時可以采用GPS技術數(shù)據(jù)通信方式，然后再通過internet進行精密定位，為用戶提供數(shù)據(jù)服務。

1.3 把基準網(wǎng)絡系統(tǒng)轉變?yōu)楦呒壭阅艿腉PS跟蹤站，然后對國家的地殼形變進行監(jiān)測。

1.4 服務范圍:對陸地或者海上導航等各個位置進行定位、采集、更新、測繪、地殼監(jiān)測、規(guī)劃、變形監(jiān)測等。

2 GPS技術在水文水資源監(jiān)測的應用

水位數(shù)據(jù)自動采集及實時傳輸系統(tǒng):水位是水面漲落的具體反應，對抗?jié)晨购橛兄浅Ｖ卮蟮挠绊憽?/p>

2.1 系統(tǒng)的研制

2.1.1 局部精密高程轉換模型的建立

GPS技術的監(jiān)測主要目標是對高程的監(jiān)測，對水位測量時最好采用建立高程轉換模型的國家“85”高程，這樣才會讓大地高程轉換為“85”高程。

2.1.2 實時水位的提取

提取RTK高程數(shù)據(jù)時，可以在PDA上編制軟件，然后建立高程轉換模型，這樣就可以得到國家的“85”高程所表達的水位。

2.1.3 漸進式水位數(shù)據(jù)的濾波算法研究

為了使水位的數(shù)據(jù)更精確，我國科學家研究了濾波模型，這樣可以在短時間內(nèi)將水位的數(shù)據(jù)進行高程轉換，然后可以利用國家的“85”高程表達的水位。

2.1.4 野外觀測單元子系統(tǒng)的合成

PDA可以把手機的水位數(shù)據(jù)采用GPRS的通訊模式直接傳遞給監(jiān)控中心，為了實現(xiàn)一整個系統(tǒng)，我們必須讓手機系統(tǒng)和PDA系統(tǒng)結合在一起，然后我們才可以向手機傳輸水位數(shù)據(jù)［1］。

2.1.5 監(jiān)控單元

數(shù)據(jù)傳輸后，需要用監(jiān)控單元來接收這些數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的接收由數(shù)據(jù)管理單元（固定電話、手機模塊）或者數(shù)據(jù)管理單位（中央計算機）組成，然后對這些數(shù)據(jù)的編碼進行妥善管理，并在其過程中管理好水位數(shù)據(jù)。

2.1.6 智能監(jiān)控數(shù)據(jù)的建立

要想實現(xiàn)對野外測量單位的智能監(jiān)控，我們必須采集水位數(shù)據(jù)并及時傳遞實現(xiàn)智能化，通過采樣間隔設置、數(shù)據(jù)質(zhì)量管理實現(xiàn)監(jiān)控中心對野外單元工作的狀態(tài)監(jiān)測［2］。

2.1.7 GPS與水文模擬

大部分的水文學問題都有很明顯的三維空間性質(zhì)，而水文模擬的作用就是調(diào)節(jié)復雜空間的模型,GPS不僅可以管理空間模型，還可以根據(jù)水文模塊的空間數(shù)據(jù)供用戶進行界面操作，而傳統(tǒng)的方法是根據(jù)降水量、水位、城市規(guī)劃等一些情況的描述來模擬水文水資源的特性，隨著科技信息逐漸發(fā)達，我們在利用地圖功能的同時引用信息技術將地形等地理因素變成數(shù)字化的理論，為監(jiān)測水文水資源提供了新的思維方法，然后加一些傳統(tǒng)的水文模型并根據(jù)流域參數(shù)進行水文模擬。

2.2 系統(tǒng)特色

2.2.1 方便靈活

可以在任何情況和任何狀態(tài)下測量水位。

2.2.2 全自動化

不需要工作人員的介入，會自動進行參數(shù)設置、接收和發(fā)送水位數(shù)據(jù)。

2.2.3 智能化

指令發(fā)布和參數(shù)設置不需要在野外執(zhí)行，只需在計算機完成即可。

2.2.4 高質(zhì)量的水位數(shù)據(jù)

濾波技術和網(wǎng)絡RTK技術可以保障水位數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制。

2.3 洪水調(diào)度

洪水調(diào)度可以檢測水位的實時變化，把水位變化的各個數(shù)據(jù)傳送給辦公室，這時計算機會對信息進行控制和處理，并測繪出水位的曲線圖，動態(tài)地顯示洪水的泛濫等情況，給遷移人口傳遞相關信息。

3 GPS技術在水文水資源監(jiān)測其他方面的應用

3.1 流量監(jiān)測中的應用

早期我們經(jīng)常采用基線輻射桿六分儀夾角定位法去監(jiān)測水文斷面等問題，由于獨流河口的距離較長，定性特別的復雜。而且對以前編制的斷面標志無法視看，為了使水文工作保持連續(xù)性，河南省信陽水文水資源勘測局利用GPS施測獨流減河斷面，手機高洪期水文資料，從監(jiān)測的情況來看，GPS系統(tǒng)運行正常，可以解決水文巡測定位難等問題［3］。

3.2 水質(zhì)監(jiān)測方面的應用

在對河水中水質(zhì)量監(jiān)測的過程中，我們可以利用GPS技術在監(jiān)測船上進行采樣并確定準確的水位信息和數(shù)據(jù)，最后對水庫水質(zhì)量的監(jiān)測結果測繪成直線圖，并反映出各個物質(zhì)對水資源的污染程度和規(guī)律，這為科學的治理提供了很好的依據(jù)。

4 GPS應用展望

GPS技術可以實現(xiàn)對蓄滯洪區(qū)的水文水資源的監(jiān)測。蓄滯洪區(qū)是為防洪抗災而建立的一個蓄水區(qū)域，準確地掌握蓄滯洪區(qū)水文水資源的數(shù)據(jù)信息，對抗洪抗?jié)?、雨洪資源化利用有很大的幫助，由于以前的科技不發(fā)達，很難控制蓄滯洪區(qū)的各種信息，而現(xiàn)在我們可以利用網(wǎng)絡RKT技術測量這些信息，可以高效地把握了水文水資源、土壤、管線水利工程、人口、經(jīng)濟等各類信息，利用專業(yè)的計算機處理軟件建立完善的蓄滯洪區(qū)信息，為各類相關部門提供了科學的信息，在地下水應用方面，我們可以對地下水進行監(jiān)測采集，與地下水埋深相結合，計算出地下水的水位信息，解決了地下水遷移的困難。

5 結語

GPS技術的快速發(fā)展使我國信息采集和數(shù)據(jù)準確精度得到保障，信息技術在我們生活的方方面面都產(chǎn)生了很大的影響，因此，我們必須大力發(fā)展GPS技術，能更好地利用GPS技術治理我國的水質(zhì)問題，讓GPS技術應用到我們生活的方方面面。

［1］李先永.淺談GPS手提機及野外定位科［J］.協(xié)論壇，2012（11）：99-110.

［2］李變.GPS測資中載波相位差分技術的研究與實現(xiàn)中［J］.國慣性技術學報，2012（19）:23-49.

［3］吳志華.GPS技術在水文水資源檢測的應用［J］.全球定位系統(tǒng)，2013（22）:56-70.